采用IFAS工艺对某颜料化工厂废水进行中试研究,考察其处理能力及抗负荷能力,并选用IFAS工艺对其污水厂进行改造。结果表明,IFAS工艺出水COD、NH + 4-N及TN浓度均可满足《辽宁省污水综合排放标准》(DB 21/1627-2008)中限定的对染料行业出水污染物排放标准的要求(COD < 300 mg/L、 NH + 4-N < 30 mg/L、TN < 50 mg/L )。改造后的出水COD、 NH + 4-N及TN浓度均能够达到上述排放标准要求,进一步说明IFAS工艺可用于颜料化工企业污水处理厂的改造项目中。 A pilot-scale IFAS process was carried out in the wastewater treatment plant of pigment chemical plant, in order to investigate the treatment performance and the resistance to impact load. In ad-dition, the feasibility of the modification of the wastewater treatment plant using the IFAS process was also investigated. The results showed that the effluent COD, NH + 4-N and TN of the IFAS process and the modified wastewater treatment plant were satisfying the discharge standard (COD < 300 mg/L, NH + 4-N < 30 mg/L, TN < 50 mg/L). Therefore, the IFAS process was able to reconstruct the wastewater treatment plant of pigment chemical plant.
白扬1,王旭2
1中冶华天南京工程技术有限公司,江苏 南京
2辽宁盛基建设基础工程有限公司,辽宁 鞍山
收稿日期:2018年6月1日;录用日期:2018年6月22日;发布日期:2018年6月29日
采用IFAS工艺对某颜料化工厂废水进行中试研究,考察其处理能力及抗负荷能力,并选用IFAS工艺对其污水厂进行改造。结果表明,IFAS工艺出水COD、 N H 4 + -N及TN浓度均可满足《辽宁省污水综合排放标准》(DB 21/1627-2008)中限定的对染料行业出水污染物排放标准的要求(COD < 300 mg/L、 N H 4 + -N < 30 mg/L、TN < 50 mg/L )。改造后的出水COD、 N H 4 + -N及TN浓度均能够达到上述排放标准要求,进一步说明IFAS工艺可用于颜料化工企业污水处理厂的改造项目中。
关键词 :IFAS工艺,升级改造,颜料废水
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有机颜料废水污染物种类多,结构复杂,含有较多大分子难降解的基团,具有高酸度、高COD、高色度、高含盐量、有机物难生化降解的特点,同时存在间歇性排放、水质水量随时间变化较大等问题。目前用于处理颜料生产废水的方法主要分为生化法和物化法。生化法主要有活性污泥法、生物接触氧化法、SBR、UASB、复合生物滤池等;物化法主要有活性炭吸附、离子交换、溶剂萃取、膜分离、化学氧化、电渗析、絮凝法等。国内大多数颜料生产废水处理工艺均由上述处理方法组合而成。
辽宁某颜料化工污水处理厂采用传统的A/O活性污泥工艺(如图1所示)对该厂生产过程中所产生的废水进行处理,厌氧段和好氧段的HRT分别为12 h和48 h,其运行情况如表1所示。
图1. 该厂原有处理工艺流程图
COD (mg/L) | NH 4 + -N (mg/L) | TN (mg/L) | |
---|---|---|---|
进水 | 2548 ± 350 | 61.2 ± 33.0 | 153.9 ± 36.0 |
厌氧出水 | 407 ± 151 | 51.3 ± 35.2 | 96.3 ± 36.9 |
最终出水 | 243 ± 69 | 1.3 ± 1.8 | 90.3 ± 35.3 |
表1. 现有处理工艺运行情况
由表1中可知,COD和TN无法满足《辽宁省污水综合排放标准》(DB 21/1627-2008)染料行业排放标准的要求(COD < 300 mg/L、 NH 4 + -N < 30mg/L,TN < 50 mg/L)。此外,由于该厂日处理量由原来的2000吨提高到3000吨,需要一种简单、便捷、有效的方法对现有工艺进行改造,在提高处理能力的同时,使出水能够达到染料行业的排放标准。
IFAS工艺具有较高的硝化能力 [
针对该颜料化工污水处理厂COD和TN处理能力差的问题,通过中试,考察IFAS工艺对该厂污水处理性能及抗负荷能力,并探讨IFAS工艺用于处理厂升级改造的可行性,为以后该污水处理厂升级改造提供技术方案。
中试用水取自该污水处理厂调节池,接种污泥取自二次沉淀池。试验装置如图2所示。中试装置分别由两个等体积的好氧反应器(5 m3/个)及二次沉淀池(6 m3)组成,分别考察中试设备在HRT为24 h,32 h和40 h时,对污染物去除性能的影响。
试验中的水质分析方法采用《水和废水分析监测方法》,主要的分析项目包括:MLSS、COD、BOD、氨氮、TN、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。具体的水质检测方法及检测设备如表2所示。
图2. 中试装置图
序号 | 分析项目 | 分析方法 | 检测设备 |
---|---|---|---|
1 | COD | 重铬酸钾法 | COD回流装置 |
2 | BOD | 五天培养法 | |
3 | NH 4 + -N | 纳氏试剂分光光度法 | HACH DR5000紫外分光光度计 |
4 | NO 2 − -N | N-(l-萘基)-乙二胺光度法 | |
5 | NO 3 − -N | 酚二磺酸分光光度法 | |
6 | TN | 碱性过硫酸钾消解氧化法 | |
7 | MLSS | 重量法 | 干燥箱/马弗炉/天平 |
8 | DO | 仪器法 | HACH便携式溶解氧测定仪 |
9 | pH值 | 仪器法 | HACH便携式pH值测定仪 |
表2. 分析项目与分析方法
好氧区的初始污泥浓度(MLSS)在2500~3000 mg/L,溶解氧浓度维持在2~3 mg/L。好氧区闷曝48 h后,设备开始以小流量进水,水量逐渐梯度增加。中试设备内水温在24℃~29℃。对比考察该厂原有活性污泥工艺与中试IFAS工艺对污染物的去除情况,并对不同HRT条件下IFAS工艺的处理能力进行了考察。相关工艺参数见表3所示。
如图3所示,当进水COD浓度为1795~3119 mg/L,中试工艺出水COD为203~291 mg/L (HRT = 24 h),152~264 mg/L (HRT = 32 h)以及106~186 mg/L (HRT = 40 h),均达到《辽宁省污水综合排放标准》(DB 21/1627-2008)中限定的对染料行业出水COD的排放标准(<300 mg/L),而原A/O工艺出水分别为406~499 mg/L (HRT = 24 h),321~426 mg/L (HRT = 32 h)以及310~403 mg/L (HRT = 40 h),说明各阶段IFAS工艺出水均优于原A/O工艺出水,这是由于,中试反应器启动后,再有生物载体的反应器内生物量高于活性污泥工艺,生物菌群丰富,有利于提高其污染物的去除能力及抗冲击负荷能力。
IFAS工艺对 NH 4 + -N的去除性能如图4所示,随着HRT的增加,IFAS工艺及及原有A/O工艺对 NH 4 + -N的去除率均而显著提高。IFAS工艺出水 NH 4 + -N的去除率由52% (HRT24h)提高到91% (HRT40h),当HRT为32 h,IFAS工艺出水 NH 4 + -N浓度为13.2~18.7 mg/L,满足《辽宁省污水综合排放标准》(DB 21/1627-2008)中限定的对染料行业出水 NH 4 + -N的排放标准(<30 mg/L),而原A/O工艺出水 NH 4 + -N均未能达到排放要求。
IFAS工艺对TN的去除情况如图5所示。较长的HRT同样有助于提高系统的脱氮性能。当进水TN浓度为115.8~222.9 mg/L,IFAS工艺出水TN为55.4~76.5 mg/L (HRT24h),32.7~44.3 mg/L (HRT32h)以及29.0~38.1 mg/L (HRT40h),去除率分别为55%,78% and 85%。当HRT提高到32小时后,出水TN浓度低于50 mg/L,达到《辽宁省污水综合排放标准》(DB 21/1627-2008)中限定的对染料行业出水TN的排
工艺 | HRT (h) | 填料投加比(%) | 回流 | |
---|---|---|---|---|
中试 | IFAS | 24、32、40 | 30 | 无 |
厂方 | A/O | 52 | 无 | 有 |
表3. 中试及厂方运行工艺参数
图3. COD的去除情况
图4. NH 4 + -N的去除情况
图5. TN的去除情况
放标准(<50 mg/L)的要求。然而,原A/O工艺对TN的去除率仅40%~64%,不能够达到排放要求。这是由于当系统运行到一定阶段,载体表面较厚的生物膜为微生物的生长提供了厌氧–好氧的微环境,为好氧硝化菌及缺氧反硝化菌的生长提供良好的氧环境,进而有助于实现系统同步硝化反硝化性能,以达到对进水TN的去除。
辽宁某颜料化工污水处理厂采用IFAS工艺对现有好氧反应池进行改造,对好氧池重新铺设曝气设备及拦截网,生物载体约占好氧池有效体积的40%。升级改造历时五周,改造现场情况如图6所示。
污水处理厂改造后的出水COD浓度如图7所示。改造后进水COD浓度为1612~5539 mg/L其出水COD浓度为93~297 mg/L,平均去除率高达95%,并且出水达到排放标准(COD < 300 mg/L)。
污水处理厂改造后的出水 NH 4 + -N浓度如图8所示。进水 NH 4 + -N浓度为16.1~62.2 mg/L改造后出水 NH 4 + -N浓度为0.2~1.8 mg/L。平均去除率为98%,出水 NH 4 + -N达到排放标准( NH 4 + -N < 30 mg/L)。
污水处理厂改造后的出水TN浓度如图9所示。进水TN浓度为41.3~182.5 mg/L,改造后IFAS工艺出水TN浓度为13.8~48.7 mg/L,平均去除率为74%,出水TN达到排放标准(TN < 50 mg/L)。
图6. 改造后的情况
图7. COD的去除情况
图8. NH 4 + -N的去除情况
图9. TN的去除情况
通过中试和改造后IFAS工艺的运行情况来看,得出以下结论:
1) IFAS工艺出水COD、氨氮及TN浓度均可满足《辽宁省污水综合排放标准》(DB 21/1627-2008)中限定的对染料行业出水污染物排放标准的要求(COD < 300 mg/L、氨氮 < 30 mg/L、TN < 50 mg/L)。
2) IFAS工艺具有较好的抗负荷能力,即使在相对较短的HRT条件下,其出水COD、氨氮、TN也能够达到排放标准的要求。
3) 污水处理厂改造后,其出水COD、氨氮及TN的浓度均达到排放要求,处理能力优于改造前,进一步验证了IFAS工艺可用于活性污泥工艺的升级改造项目中。
白 扬,王 旭. IFAS工艺在颜料化工污水处理厂改造中的应用Upgrading a Wastewater Treatment Plant of Pigment Wastewater Using the IFAS Process[J]. 水污染及处理, 2018, 06(03): 127-134. https://doi.org/10.12677/WPT.2018.63016